ASIGNATURA: Diseño de Elementos de Máquinas

ASIGNATURA: Diseño de Elementos de Máquinas NOMBRE : Esteban Prado Carrera Ingeniería Mecatrónica Curso 6-TD Fecha de presentación de la Practica 02-05-2018 TEMA: Calculo de cargas sobre elementos de estructuras Práctica No. 1 INTRODUCCIÓN: La utilización de Softwares en los procesos de cálculo a todo nivel, proporcionan resultados en tiempos sumamente pequeños y con una precisión que garantizan los resultados, reduciendo el riesgo en la utilización de esta información en procesos de diseño por ejemplo. El MdSolids es un software libre, que permite determinar las cargas ( reacciones) que están soportando los elementos componentes de una estructura de una manera ágil y segura. Figura 1: Armadura OBJETIVO GENERAL: Determinar los efectos que producen (reacciones) las cargas de diferente naturaleza cuando son aplicadas sobre elementos o composición de elementos en diferentes posiciones de apoyo y forma. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Nivel* Saber representar los elementos estructurales de acuerdo a su naturaleza. M Saber representar los sistemas de sujeción o anclaje de los elementos estructurales M Saber ubicar las cargas en los diferentes puntos de aplicación M Procesar el software para obtener los resultados a analizar M *Alto(A), Medio (M), Bajo (B) DEFINICIONES: Tensión: Esfuerzo que tiende a estirar el elemento y romper el material. Donde las fuerzas que actúan sobre el mismo tienen la misma dirección, magnitud y sentidos opuestos hacia afuera del material. Compresión: Esfuerzo que tiende a aplastar el material del miembro de la carga y acortar el miembro en sí. Donde las fuerzas que actúan sobre el mismo tienen la misma magnitud, dirección y sentidos opuestos hacia adentro del material. Torsión: Cuando un par de torsión, o momento de torsión, se aplica a un elemento, tiende a deformarlo por torcimiento, lo cual causa una rotación de una parte del elemento en relación con otra (Mott, 2006). Flexión: Esfuerzos normales, es decir son de tensión o compresión, el esfuerzo cortante máximo en una sección transversal de una viga está en la parte más alejada del eje neutro de la sección (Mott, 2006). Deformación lineal: Cambios en la forma o dimensiones originales de un elemento, después de someterlo a cargas externas de tensión o compresión. Es la relación que existe entre la deformación total y la longitud inicial del elemento Deformación angular: Cuando un eje se somete a un par de torsión, sufre un torcimiento en el que una sección transversal gira con respecto a otras secciones transversales en el eje (Mott, 2006). Armadura: Estructuras compuestas totalmente por miembros sometidos a “dos fuerzas”. Las armaduras constan generalmente de subelementos triangulares y están apoyadas de manera que se impida todo movimiento. Su estructura ligera puede soportar una fuerte carga con un peso estructural relativamente pequeño. BASE CONCEPTUAL: Esfuerzos Directos Se puede definir el esfuerzo como la resistencia interna que ofrece una unidad de área de un material contra una carga externa aplicada. Para un elemento portátil en el que la cargar externa está uniformemente distribuida a través de su área de sección transversal, se calcula la magnitud del esfuerzo con la fórmula del esfuerzo directo: Las unidades del esfuerzo son siempre fuerza por unidad de área, como se ve en la ecuación. Sistema estadounidense tradicional Unidades SI métricas Nota: 1.0Kip = 1000lb 1.0Ksi = 1000psi Deformación bajo una carga axial Con la siguiente fórmula se calcula el estiramiento debido a una carga axial directa de tensión, o el acortamiento debido a una carga axial directa de compresión. Donde Observe que con , también se puede calcular la deformación Relación entre par de torsión, potencia y velocidad de giro La relación entre la potencia (P), la velocidad de giro (n) y el par de torsión (T) en un eje se describe con la ecuación. En unidades SI, la potencia se expresa en watts (W), o newton metros por segundo (N.m/s), que son equivalentes, y la velocidad de giro se expresa en radianes por segundo (rad/s) ACTIVIDADES PREVIAS: Consultar y traer un esquema o gráfico de: De un elemento sometido a varias carga axiales. Carga Axial. Fuerza que actúa a lo largo del eje longitudinal de un miembro estructural, aplicada al centroide de la sección transversal del mismo, produciendo un esfuerzo uniforme. También llamada fuerza axial Diseño de Miembros Sometidos a Carga Axial De un elemento sometido a varias cargas torsionales. Se presenta cuando se aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas. La torsión se caracteriza geométricamente porque cualquier curva paralela al eje de la pieza deja de estar contenida en el plano formado inicialmente por las dos curvas. De una armadura isostática sometida a varias cargas concentradas. Carga que actúa sobre un área muy pequeña o un punto muy concreto de una estructura. También llamada carga puntual, en comparación con la total del miembro resistente MÉTODO/PROCEDIMIENTO Ubicarse en el software MdSolids y hacer clic en Ubicarse en el MdSolids Modules y hacer clic Ubicarse en trusses y hacer clic Hacer clic en New Trusses En Define Truss Grid escribir el intervalo de espaciado y el número de espacios en los ejes x e y haga clic en OK. Aparecerá las siguientes opciones: Create: sirve para crear los elementos estructurales de uno en uno. Erase: sirve para borra cualquier error que se cometa Members: se escoge esta opción cuando se quiera crear el elemento Supports: se escoge esta opción cuando se quiera crear los apoyos Loads: se escoge esta opción cuando se quieran dibujar las cargas. Undo: sirve para deshacer alguna operación. En esta ventana y con la ayuda de los comandos explicados, diseñar la siguiente armadura: Haga clic en Compute y obtendrá el siguiente resultado: Se puede identificar claramente los elementos que están sometidos a tensión o compresión, junto con los valores de las cargas. Haga clic en la pestaña stresses y obtendrá la siguiente pantalla que le servirá para calcular en forma preliminar los esfuerzos que soportan cada uno de los elementos estructurales. Ponga valores de área para cada elemento y determine el valor preliminar de los esfuerzos. Salga del software y apague el computador Diseño de Armadura EQUIPOS Y MATERIALES: Computador con el software MdSolids instalado Guía de práctica No. 1 CONDICIONES DE SEGURIDAD: Uso obligatorio de mandil CUESTIONARIO DE INVESTIGACIÓN: ¿Cuál es la última versión del Software MdSolids? MDSolids Version 4.1.0 ¿Qué ventajas encontró en el uso del Software MdSolids? Se logra evaluar la resistencia de las estructuras que estarán sometidos a cargas de una manera muy sencilla. ¿Qué limitaciones encontró en el uso del Software MdSolids? Al momento construir las estructuras no tenemos una facilidad para cambiar el ángulo de inclinación entre los elementos. Consultar otros Softwares que tengan las mismas o mejores aplicaciones BeamDesign A-Beam Frame Design 2D EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE: Aporte de la práctica para los resultados de aprendizaje descritos. Resultados de aprendizaje de la carrera Resultados de aprendizaje de la asignatura Nivel del aprendizaje de la práctica Manejar un amplio rango de herramientas de ingeniería incluyendo software computacional, paquetes de simulación, equipos e instrumentos y la utilización de recursos que figuran en bibliotecas técnicas y en buscadores de literatura especializada. El programa deberá demostrar que los estudiantes han adquirido los resultados de aprendizaje que permitan cumplir los objetivos educacionales establecidos. Sintetizar la información y direccionar al paquete computacional respectivo para verificar resultados o realizar análisis complejos. Utilizar sistemas de bibliotecas técnicas virtuales para investigación y referencias. Medio *Alto(A), Medio (M), Bajo (B) EVALUACIÓN DE RESULTADOS OBTENIDOS: Resultados obtenidos SI NO Observaciones Conoce el Ambiente de trabajo del Software x Conoce las principales módulos de trabajo del Software MdSolids x Conoce los requerimientos de información y resultados que se pueden obtener en los diferentes módulos. x Calcula las cargas resultantes en diferentes elementos cargados x 12.- BIBLIOGRAFÍA: Hibbeler, R.C. (2010). Estática. México: Pearson Educación. Mott, R. (2006). Diseño de elementos de máquinas. México: Pearson Educación. 13.- RÚBRICA DE EVALUACIÓN DE PRÁCTICA CRITERIOS DE EVALUACIÓN 100% 50% 10% Total Análisis del problema Identifica todos los datos de entrada, salida con sus tipos de datos y el proceso Identifica parcialmente los datos de entrada, salida y el proceso No identifica los datos de entrada, salida y proceso /0,25 Diseño de gráfico de la armadura con condiciones de trabajo establecidas. Utiliza controles apropiados, los eventos son adecuados, procede con orden. Utiliza parcialmente los controles, eventos apropiados. No utiliza controles, eventos apropiados. /0,25 Resultados Todos los resultados obtenidos son correctos. Los resultados obtenidos son parcialmente correctos. Ninguno de los resultados son correctos. /0,25 Cuestionario Resuelve el cuestionario, contestando de manera específica todos los ítems. Resuelve el cuestionario, contestando de manera general y parcial cada ítem. No responde de manera apropiada y completa los ítems planteados en el cuestionario /0,25 Elaborado por: _____________________ Luis Hidalgo DOCENTE Revisado por: _____________________ Alexy Vinueza RESPONSABLE DE ÁREA Aprobado por: _____________________ Daniel Mideros COORDINADOR DE CARRERA Fecha: 10 / 04/ 2018 Fecha: 10 / 04/ 2018 Fecha: 10 / 04/ 2018 GUÍA DE PRÁCTICAS Formato FR-FAC-PAC-GLB-010 Versión: 01 Fecha: 02/03/2017 10